(57)【要約】      （修正有）【課題】二次電池の充放電を制御する過充電／過放電検出装置及び過充電／過放電検出回路並びに半導体装置に関し、電池の液漏れを簡単な構成で、確実に検出できる過充電／過放電検出装置及び過充電／過放電検出回路並びに半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、二次電池を外部回路に接続又は二次電池を外部回路から切断するスイッチ手段と、二次電池の状態を検出し、スイッチ手段を制御する制御手段とを有する過充電／過放電検出装置において、通常、開放状態とされた検出端子と、検出端子に電圧が印加されたことを検出する検出手段とを有し、制御手段は、検出手段により検出端子に電圧が印加されたことが検出されたときに、スイッチング手段をオフして、二次電池を外部回路から切断することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を外部回路に接続又は該二次電池を該外部回路から切断するスイッチ手段と、前記二次電池の状態を検出し、前記スイッチ手段を制御する制御手段とを有する過充電／過放電検出装置において、
通常、開放状態とされた検出端子と、
前記検出端子に電圧が印加されたことを検出する検出手段とを有し、
前記制御手段は、前記検出手段により前記検出端子に電圧が印加されたことが検出されたときに、前記スイッチング手段をオフして、前記二次電池を前記外部回路から切断することを特徴とする過充電／過放電検出装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記二次電池の異常状態を検出し、異常状態検出信号を出力する異常状態検出手段と、
前記異常状態検出手段から前記異常状態検出信号が供給されたときに前記スイッチング手段をオフする二次電池保護用論理回路とを有し、
前記検出手段は、前記異常状態検出信号を制御することにより、前記スイッチング手段をオフすることを特徴とする請求項１記載の過充電／過放電検出装置。
【請求項３】
前記制御手段に接続されており、外部からの信号に応じて前記制御手段の動作をテストするテスト端子を有し、
前記検出端子は、前記テスト端子と共用されたことを特徴とする請求項１又は２記載の過充電／過放電検出装置。
【請求項４】
二次電池の状態を検出し、二次電池を外部回路に接続又は該二次電池を該外部回路から切断するスイッチ手段を制御する制御回路が搭載された過充電／過放電検出回路において、
通常、開放状態とされた検出端子と、
前記検出端子に電圧が印加されたことを検出する検出回路とを有し、
前記制御回路は、前記検出回路により前記検出端子に電圧が印加されたことが検出されたときに、前記スイッチング手段をオフして、前記二次電池を前記外部回路から切断することを特徴とする過充電／過放電検出回路。
【請求項５】
前記制御回路は、前記二次電池の電圧を検出し、異常状態検出信号を出力する異常状態検出回路と、
前記異常状態検出回路から前記異常状態検出信号が供給されたときに前記スイッチング手段をオフする保護用論理回路とを有し、
前記検出回路は、前記異常状態検出信号を制御することにより、前記スイッチング手段をオフすることを特徴とする請求項１記載の過充電／過放電検出回路。
【請求項６】
前記制御回路に接続されており、外部からの信号に応じて前記制御手段の動作をテストするテスト端子を有し、
前記検出端子は、前記テスト端子と共用されたことを特徴とする請求項４又は５記載の過充電／過放電検出回路。
【請求項７】
二次電池の状態を検出し、該二次電池を外部回路に接続又は該二次電池を該外部回路から切断するスイッチ手段を制御する制御回路が搭載された半導体装置において、
通常、開放状態とされた検出端子と、
前記検出端子に電圧が印加されたこと検出する検出回路とを有し、
前記制御回路は、前記検出手段に電圧が印加されたことが検出されたときに、前記スイッチング手段をオフして、前記二次電池を前記外部回路から切断することを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記二次電池の電圧を検出し、異常状態検出信号を出力する異常状態検出回路と、
前記異常状態検出回路から前記異常状態検出信号が供給されたときに前記スイッチング手段をオフする保護用論理回路とを有し、
前記検出手段は、前記異常状態検出信号を制御することにより、前記スイッチング手段をオフすることを特徴とする請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記制御回路に接続されており、外部からの信号に応じて前記制御手段の動作をテストするテスト端子を有し、
前記検出端子は、前記テスト端子と共用されたことを特徴とする請求項７又は８記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は過充電／過放電検出装置及び過充電／過放電検出回路並びに半導体装置に係り、特に、二次電池の充放電を制御する過充電／過放電検出装置及び過充電／過放電検出回路並びに半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池を用いた電池パックは、携帯電話などの携帯端末装置の電源として搭載されている。しかし、リチウムイオン電池は、過充電、過放電などにより寿命が極端に短縮される。このため、過充電、過放電、過電流、短絡などから電池を保護するための保護回路が搭載されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−５９４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、従来の電池パックには、電池の液漏れを検出する機能は搭載されていなかった。このため、電池が液漏れを起こした場合などそれに気がつかずに使用しつづけ、液漏れが進行して、電解液が装置本体にまで悪影響を及ぼす恐れがあるなどの問題点があった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、電池の液漏れを簡単な構成で、確実に検出できる過充電／過放電検出装置及び過充電／過放電検出回路並びに半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、二次電池（１１３）を外部回路に接続又は二次電池（１１３）を外部回路から切断するスイッチ手段（Ｍ11、Ｍ12）と、二次電池（１１３）の状態を検出し、スイッチ手段（Ｍ11、Ｍ12）を制御する制御手段（１４１、１４２、１４３、１４４、１４６、１４７、１４８、１４９）とを有する過充電／過放電検出装置（１１４）において、通常、開放状態とされた検出端子（Ｔ14）と、検出端子（Ｔ14）に電圧が印加されたことを検出する検出手段（１４５）とを有し、制御手段（１４１、１４２、１４３、１４４、１４６、１４７、１４８、１４９）は、検出手段（１４５）により検出端子（Ｔ14）に電圧が印加されたことが検出されたときに、スイッチング手段（Ｍ11、Ｍ12）をオフして、二次電池（１１３）を外部回路から切断することを特徴とする。
【０００６】
また、制御手段（１４１、１４２、１４３、１４４、１４６、１４７、１４８、１４９）は、二次電池（１１３）の異常状態を検出し、異常状態検出信号を出力する異常状態検出手段（１４１、１４２、１４３、１４４）と、異常状態検出手段（１４１、１４２、１４３、１４４）から異常状態検出信号が供給されたときにスイッチング手段（Ｍ11、Ｍ12）をオフする二次電池保護用論理回路（１４６、１４７、１４８、１４９）とを有し、検出手段（１４５）は、異常状態検出信号を制御することにより、スイッチング手段（Ｍ11、Ｍ12）をオフすることを特徴とする。
【０００７】
制御手段（１４１、１４２、１４３、１４４、１４６、１４７、１４８、１４９）に接続されており、外部からの信号に応じて制御手段（１４１、１４２、１４３、１４４、１４６、１４７、１４８、１４９）の動作をテストするテスト端子（Ｔ17）を有し、検出端子（Ｔ14）は、テスト端子（Ｔ17）と共用されたことを特徴とする。
【０００８】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲が限定されるものではない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電池の液漏れを簡単な構成で確実に検出できるなどの特長を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の一実施例のブロック構成図、図２は本発明の一実施例の分解斜視図を示す。
【００１１】
本実施例の電池パック１００は、例えば、携帯電話などの携帯端末装置の電源として用いられる蓄電池であり、ケース１１１、カバー１１２、二次電池１１３、回路基板１１４から構成されている。
【００１２】
ケース１１１及びカバー１１２は、樹脂材から構成されている。ケース１１１とカバー１１２とで構成される収容部１２０には、二次電池１１３及び回路基板１１４が収容される。
【００１３】
二次電池１１３は、例えば、リチウムイオン電池から構成されている。二次電池１１３のプラス電極には回路基板１１４の端子Ｔ１に溶接された金属板１２１が半田付けされ、二次電池１１３のマイナス電極には回路基板１１４の端子Ｔ２に溶接された電極板１２２が半田付けされている。
【００１４】
図３は回路基板１１４の斜視図を示す。
【００１５】
回路基板１１４は、プリント配線板１３０上に過充電／過放電検出ＩＣ１３１、トランジスタＭ11、Ｍ12、抵抗Ｒ11を搭載した構成とされている。トランジスタＭ11は、ｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタから構成され、ゲートが過充電／過放電検出ＩＣ１２０の端子Ｔ14に接続されており、オフ時に放電を制限する。トランジスタＭ12は、ｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタから構成され、ゲートが過充電／過放電検出ＩＣ１２０の端子Ｔ15に接続されており、オフ時に放電を制限する。
【００１６】
過充電／過放電検出ＩＣ１３１は、過充電検出部１４１、過放電検出部１４２、過電流検出部１４３、短絡検出部１４４、液漏れ検出部１４５、発振回路１４６、カウンタ１４７、過充電制御用論理回路１４８、過放電制御用論理回路１４９から構成される。
【００１７】
過充電検出部１４１は、端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に接続され、二次電池１１３の両端の電圧が印加されている。過充電検出部１４１は、二次電池１１３の両端の電圧が所定の過充電電圧より小さいときには出力をハイレベルとし、二次電池１１３の電圧が所定の過充電電圧より大きい、すなわち、二次電池１１３の過充電状態のときには出力をローレベルとする。なお、所定の過充電電圧は、予め設定された規定の電圧であり、二次電池１１３の特性に応じて設定されている。過充電検出部１４１の出力は、発振回路１４６及び過充電制御用論理回路１４８に供給される。
【００１８】
過放電検出部１４２は、端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に接続され、二次電池１１３の両端の電圧が印加されている。過放電検出部１４２は、二次電池１１３の両端の電圧が所定の過放電電圧より大きいときには出力をハイレベルとし、二次電池１１３の電圧が所定の過放電電圧より小さい、すなわち、二次電池１１３の過放電状態のときには出力をローレベルとする。なお、所定の過放電電圧は、予め設定された規定の電圧であり、二次電池１１３の特性に応じて設定されている。過放電検出部１４２の出力は、発振回路１４６及び過放電制御用論理回路１４９に供給される。
【００１９】
過電流検出部１４３には、端子Ｔ13が接続されている。端子Ｔ13は、抵抗Ｒ11を介して端子Ｔ4に接続されている。端子Ｔ4には、負荷のマイナス側電極が接続される。過電流検出部１４３は、端子Ｔ13の電圧が所定の過電流電圧より小さいときには出力をハイレベルとし、端子Ｔ13の電圧が所定の過電流電圧より大きい、すなわち、二次電池１１３から負荷に供給される電流が過電流状態のときには出力をローレベルとする。なお、所定の過電流電圧は、予め設定された規定の電圧であり、二次電池１１３の特性に応じて設定されている。過電流検出部１４３の出力は、発振回路１４６及び過放電制御用論理回路１４９に供給される。
【００２０】
短絡検出部１４４には、端子Ｔ13が接続されている。短絡検出部１４４は、端子Ｔ13の電圧が所定の短絡電圧より小さいときには出力をハイレベルとし、端子Ｔ13の電圧が所定の短絡電圧より大きい、すなわち、二次電池１１３が短絡された状態のときには出力をローレベルとする。なお、所定の短絡電圧は、予め設定された規定の電圧であり、二次電池１１３の特性に応じて設定されている。短絡部１４４の出力は、過放電制御用論理回路１４９に供給される。
【００２１】
液漏れ検出部１４５には、端子Ｔ14が接続されている。端子Ｔ14はプリント配線板１３０状に形成された配線パターン１３２に接続されている。配線パターン１３２は、プリント配線板１３０上を端子Ｔ14からに端子Ｔ1近傍まで引き回される。配線パターン１３２は、端子Ｔ14側の端部が端子Ｔ14に半田付けされ、端子Ｔ1近傍側の端部は開放状態とされる。
【００２２】
液漏れ検出部１４５は、反転アンプなどから構成されており、端子Ｔ14の電位が入力されており、二次電池１１３から漏れ出した液体により端子Ｔ14と端子Ｔ1とが短絡されて、端子Ｔ14の電位がＶDDに上昇したことを検出し、出力をローレベルとする。液漏れ検出部１４５の出力は、過電圧制御用論理回路１４８及び過電流制御用論理回路１４９並びに発振回路１４６に供給される。
【００２３】
発振回路１４６は、過充電検出部１４１、過放電検出部１４２、過電流検出部１４３の出力のいずれかがローレベルになると、発振を開始し、パルスを出力する。また、発振回路１４６には、テスト端子Ｔ17が接続されている。テスト端子Ｔ17は、組み付け後や出荷時などに内部回路の動作テスト時における制御を行なうための端子であり、回路基板１１４上の配線パターン１３３を通してテスト端子Ｔ５に接続されている。回路基板１１４上のテスト端子Ｔ５を介して過充電／過放電検出ＩＣ１３１のテストのための制御が行われる。
【００２４】
発振回路１４６の出力パルスは、カウンタ１４７に供給される。カウンタ１４７は、発振回路１４６の出力パルスをカウントする。カウンタ１４７のカウント値は、過充電制御用論理回路１４８及び過放電制御用論理回路１４９に供給される。なお、カウンタ１４７は、過放電制御用論理回路１４９の出力がローレベルからハイレベルに反転されると、リセットされる。
【００２５】
過充電制御用論理回路１４８には、過充電検出部１４１及び液漏れ検出部１４５の出力及びカウンタ１４７のカウント値が供給されている。過充電制御用論理回路１４８は、過充電検出部１４１及び／又は液漏れ検出部１４５の出力がローレベルであり、かつ、カウンタ１４７のカウント値が所定のカウント値になると、出力をローレベルとし、その他の状態では出力をハイレベルにする。過充電制御用論理回路１４８の出力は、端子Ｔ16に供給される。端子Ｔ16は、トランジスタＭ12のゲートに接続されている。
【００２６】
過放電制御用論理回路１４９には、過放電検出部１４２及び過電流検出部１４３、短絡検出部１４４並びに液漏れ検出部１４５の出力及びカウンタ１４７のカウント値が供給されている。過放電制御用論理回路１４９は、短絡検出部１４４及び／又は液漏れ検出部１４５の出力がローレベルであり、かつ、カウンタ１４７のカウント値が所定のカウント値になると、出力をローレベルにし、その他の状態では出力をハイレベルとする。過放電制御用論理回路１４９の出力は、端子Ｔ15に供給される。端子Ｔ15は、トランジスタＭ11のゲートに接続されている。
【００２７】
トランジスタＭ11は、ゲートが端子Ｔ15に接続され、ソースが端子Ｔ2に接続され、ドレインがトランジスタＭ12のソースに接続されている。トランジスタＭ12は、ゲートが端子Ｔ16に接続され、ソースがトランジスタＭ11のドレインに接続され、ドレインが端子Ｔ4に接続されている。
【００２８】
トランジスタＭ11は、ｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタから構成されており、端子Ｔ15の出力がローレベルのときにオフし、端子Ｔ16の出力がハイレベルのときにオンする。トランジスタＭ12は、ｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタから構成されており、端子Ｔ16の出力がローレベルのときにオフし、端子Ｔ16の出力がハイレベルのときにオンする。
【００２９】
過放電、過電流、短絡、液漏れ時に端子Ｔ15がローレベルとなり、トランジスタＭ11がオフする。過充電、及び、液漏れ時に端子Ｔ16がローレベルとなり、トランジスタＭ12がオフする。
【００３０】
トランジスタＭ11、及び／又は、トランジスタＭ12がオフすることにより、二次電池１１３と端子Ｔ4との間が切断される。これによって、二次電池１１３と負荷とが切断され、過充電、過放電、過電流、短絡、液漏れ時に負荷に電流が流れることを防止でき、二次電池１１３を保護することができる。
【００３１】
〔動作〕
二次電池１１３に液漏れが発生した場合の動作を説明する。
【００３２】
二次電池１１３に液漏れが発生する場合には、二次電池１１３のプラス側電極周囲から電解液の液漏れが発生する。二次電池１１３のプラス側電極に発生した液漏れによる電解液は、電極板１２１を伝って回路基板１１４の端子Ｔ1に伝達される。
【００３３】
端子Ｔ1の近傍には、配線パターン１３２が配置されている。端子Ｔ1に到達した漏れ液は、回路基板１１４上で広がる。電解液が回路基板１１４に広がり、端子Ｔ１と配線パターン１３２とに跨って介在されると、端子Ｔ１、すなわち、二次電池１１３のプラス側電極と配線パターン１３２とが短絡状態とされる。
【００３４】
端子Ｔ１と配線パターン１３２とが短絡状態とされると、過充電／過放電検出ＩＣ１３１の端子Ｔ14がハイレベルとなる。過充電／過放電検出ＩＣ１３１の端子Ｔ14がハイレベルになると、液漏れ検出部１４５の出力がローレベルとなる。液漏れ検出部１４５の出力がローレベルとなることにより、発振回路１４６、及び、過充電制御用論理回路１４８、並びに、過放電制御用論理回路１４９の入力がローレベルとなる。発振回路１４６は、液漏れ検出部１４５の出力がローレベルとなることにより、パルスを出力する。カウンタ１４７は、発振回路１４６の出力パルスをカウントする。過充電制御用論理回路１４８及び過放電制御用論理回路１４９は、カウンタ１４７のカウント値が所定のカウント値になると、出力をローレベルにする。過充電制御用論理回路１４８の出力がローレベルになると、トランジスタＭ12がオフし、過放電制御用論理回路１４９の出力がローレベルになると、トランジスタＭ11がオフする。トランジスタＭ11、Ｍ12がオフすることにより、二次電池１１３が端子Ｔ4から切断される、すなわち、負荷などの外部回路から切断される。
【００３５】
本実施例によれば、端子Ｔ1と端子Ｔ14に接続された配線パターン１３２とが二次電池１１３の液漏れによる電解液によって接続されることによる端子Ｔ14の電位上昇を検出し、二次電池１１３と外部回路とを切断することにより、液漏れの進行、外部回路への悪影響を低減することが可能となる。また、このとき、本実施例では、過充電制御用論理回路１４８の過充電検出部１４１の出力信号の入力端を制御するとともに、過放電制御用論理回路１４９の過放電検出部１４２の出力信号の入力端を制御することにより、トランジスタＭ12、Ｍ11をスイッチングさせることにより、端子Ｔ14及び液漏れ検出部１４５を追加するだけで、液漏れ検出に対応でき、回路の変更を最小限に留めることが可能となる。
【００３６】
〔変形例〕
図４は液漏れ検出部１４５の変形例のブロック図、図５は液漏れ検出部１４５の変形例の動作説明図を示す。図５（Ａ）はインバータ１５１の入力、図５（Ｂ）はインバータ１５１の出力、図５（Ｃ）は遅延回路１５２の出力を示す。
【００３７】
本変形例の液漏れ検出部１５０は、インバータ１５１、及び、遅延回路１５２から構成される。インバータ１５１は、図５（Ａ）に示す端子Ｔ14の入力、図５（Ｂ）に示すように反転して出力する。インバータ１５１の出力は、遅延回路１５２に供給される。遅延回路１５２は、図５（Ｃ）に示すようにインバータ１５１の出力を所定の遅延時間Δｔ0だけ遅延して出力する。遅延回路１５２の出力は、過充電制御用論理回路１４８及び過放電制御用論理回路１４９に供給される。
【００３８】
本変形例によれば、インバータ１５１の出力を遅延して過充電制御用論理回路１４８及び過放電制御用論理回路１４９に供給することにより、ノイズなどの影響を抑制できるため、安定動作が可能となる。
【００３９】
〔第２実施例〕
図６は本発明の第２実施例のブロック構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４０】
本実施例の電池パック２００は、回路基板２１４の構成が第１実施例とは相違する。本実施例の回路基板２１４は、過充電／過放電検出ＩＣ２３１のテスト端子Ｔ17を第１実施例の液漏れ検出用端子Ｔ14と兼用した構成とされている。
【００４１】
過充電／過放電検出ＩＣ２３１のテスト端子Ｔ17には、外部との接続を行なうためのテスト端子Ｔ５が接続されるとともに、配線パターン１３２の一端が接続された構成とされている。過充電／過放電検出ＩＣ２３１のテスト端子Ｔ17が接続された構成とされている。また、テスト端子Ｔ17は、過充電／過放電検出ＩＣ２３１内部では、発振回路１４６及び液漏れ検出部１４５に接続されている。
【００４２】
〔第３実施例〕
図７は本発明の第３実施例のブロック構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４３】
本実施例の電池パック３００は、回路基板３１４の構成が第１実施例とは相違する。本実施例の回路基板３１４には、液漏れ通知用端子Ｔ６が設けられている。液漏れ通知用端子Ｔ６は、電池パック３００を装置に装着したときに、上位装置に接続される。
【００４４】
また、液漏れ通知用端子Ｔ６は、回路基板３１４上で配線パターン１３４を介して過充電／過放電検出ＩＣ３３１の液漏れ通知用端子Ｔ18に接続されている。液漏れ通知用端子Ｔ18には、過充電／過放電検出ＩＣ３３１内で、バッファ３５０を介して液漏れ検出部１４５の出力が供給される。
【００４５】
本実施例によれば、液漏れ検出部１４５で得られた液漏れ検出信号を外部回路に出力し、電池パック３００に液漏れが発生していることを通知することができ、これによって、電源の停止の理由を認識できる。
【００４６】
なお、電池パックにＬＥＤなどを設けて液漏れが発生している旨の表示を行ない、使用者に報知するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は本発明の一実施例のブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施例の分解斜視図である。
【図３】回路基板１１４の斜視図である。
【図４】液漏れ検出部１４５の変形例のブロック図である。
【図５】液漏れ検出部１４５の変形例の動作説明図である。
【図６】本発明の第２実施例のブロック構成図である。
【図７】本発明の第３実施例のブロック構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００、２００、３００  電池パック
１１３  二次電池、１１４  回路基板
１３１  過充電／過放電検出ＩＣ、１３２、１３３、１３４  配線パターン
１４１  過充電検出部、１４２  過放電検出部、１４３  過電流検出部
１４４  短絡検出部、１４５  液漏れ検出部、１４６  発振回路、１４７  カウンタ
１４８  過充電制御用論理回路、１４９  過放電検出用論理回路
Ｔ１〜Ｔ６、Ｔ11〜Ｔ18  端子
【図１】
2006101635.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006101635.tif 000007
【図６】
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【図７】
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